硬件設(shè)備、軟件和路由節(jié)點(diǎn)組成，硬件包括顯示器、處理器、存儲(chǔ)器，軟件包括數(shù)據(jù)庫(kù)、以專(zhuān)家系統(tǒng)為基礎(chǔ)的用戶(hù)應(yīng)用。PC通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)串口通信與基站節(jié)點(diǎn)相連，手機(jī)通過(guò)WiFi通信與基站節(jié)點(diǎn)相連，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)進(jìn)行信息交互。
[0042]路由節(jié)點(diǎn):包括無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)中和路由節(jié)點(diǎn)、集成在手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器中的路由節(jié)點(diǎn)、集成在基站節(jié)點(diǎn)中的路由節(jié)點(diǎn)、集成在PC的路由節(jié)點(diǎn)，主要有以下四種用途:①和服務(wù)器一起集成為基站節(jié)點(diǎn);②和射頻模塊等一起集成為手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器;③和PC等一起集成為PC用戶(hù)端;④根據(jù)擠奶間大小，單獨(dú)布置在擠奶間里，用于構(gòu)建無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)，負(fù)責(zé)將手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器、監(jiān)測(cè)裝置采集到的信息轉(zhuǎn)發(fā)到基站節(jié)點(diǎn)路由節(jié)點(diǎn)的組成結(jié)構(gòu)如下:
[°°43] a)處理器:應(yīng)為支持ZigBee協(xié)議的單片機(jī)或處理器，如MicroChip公司的PIC18F420 單片機(jī)；
[0044]b)存儲(chǔ)器:與處理器通過(guò)主控同步串口相連；
[0045]c)無(wú)線(xiàn)收發(fā)器:與處理器的SPI(Serial Peripheral interface)接口相連，應(yīng)為符合ZigBee規(guī)范的無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，如CC2420無(wú)線(xiàn)收發(fā)器。
[0046]上述路由節(jié)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)裝置、奶牛身份電子標(biāo)簽、手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器、基站節(jié)點(diǎn)以及PC和手機(jī)之間采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行相互間通信。
[0047]參見(jiàn)圖2，一種奶牛乳腺炎無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的控制方法，它包括以下步驟:
[0048](A)手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器按擠奶器的順序通過(guò)讀取奶牛耳標(biāo)里的電子ID獲取奶牛的身份，并通過(guò)集成的路由節(jié)點(diǎn)與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)進(jìn)行通信，自動(dòng)將采集到的身份ID信息及擠奶器的編號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)中擠奶間的路由節(jié)點(diǎn)；
[0049](B)擠奶間的路由節(jié)點(diǎn)收到手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器發(fā)送來(lái)的信息后，將接收到信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)以多跳的方式轉(zhuǎn)發(fā)到基站節(jié)點(diǎn)；
[0050](C)基站節(jié)點(diǎn)收到無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的信息后，將擠奶器編號(hào)和對(duì)應(yīng)的奶牛身份信息存儲(chǔ)起來(lái)；
[0051](D)監(jiān)測(cè)裝置初始化，開(kāi)始進(jìn)行對(duì)乳汁中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集，采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，與在微處理器中設(shè)定的門(mén)限值進(jìn)行比較，如果其中一個(gè)參數(shù)的數(shù)值高于該參數(shù)設(shè)定的門(mén)限值，則將該四個(gè)參數(shù)、采集時(shí)間和擠奶器編號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊發(fā)送到擠奶間的路由節(jié)點(diǎn)，如果相關(guān)四個(gè)參數(shù)的數(shù)值都分別小于初始設(shè)定的門(mén)限值，則不進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送；
[0052](E)基站節(jié)點(diǎn)收到無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的信息后，首先從中提取出擠奶器的編號(hào)信息，然后在存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配該擠奶器，然后將四個(gè)參數(shù)、采集時(shí)間列到匹配的擠奶器編號(hào)元組中，并將四個(gè)參數(shù)和采集時(shí)間存儲(chǔ)下來(lái)，形成以奶牛電子ID為主鍵的數(shù)據(jù)表，其中還包括該奶牛的一些相關(guān)數(shù)據(jù)，如年齡、胎次等；
[0053](F)基站節(jié)點(diǎn)與PC通過(guò)串口進(jìn)行信息交互，用戶(hù)可以通過(guò)瀏覽器用戶(hù)登錄，并通過(guò)瀏覽器的數(shù)據(jù)顯示方式，可以查看采集的可疑患病數(shù)據(jù)經(jīng)專(zhuān)家系統(tǒng)分析、判斷、得出是否患病結(jié)論，若患病，則可以查看給出相應(yīng)的治療方案，并對(duì)患病經(jīng)歷進(jìn)行記錄。
[0054](G)基站節(jié)點(diǎn)與手機(jī)進(jìn)行信息交互，主要通過(guò)WiFi的通信技術(shù)，進(jìn)行通信，用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)App進(jìn)行用戶(hù)登錄，并通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)App，可以查看采集的可疑患病數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)分析、判斷、得出是否患病結(jié)論，若患病，則可以查看給出相應(yīng)的治療方案，并對(duì)患病經(jīng)歷進(jìn)行記錄。
[0055]所述手持移動(dòng)終端為工作人員進(jìn)行人工操作，獲取奶牛身份;所述監(jiān)測(cè)裝置，與擠奶器相結(jié)合，可以在裝置中可以通過(guò)時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)定采集周期(如3天一次或2天一次)，基站節(jié)點(diǎn)通過(guò)以下兩種方式與PC和手機(jī)進(jìn)行信息交互:
[0056]a)通過(guò)直接復(fù)制的方式，將基站節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的信息通過(guò)串口、復(fù)制的方式傳遞到PC和手機(jī)；
[0057]b)通過(guò)有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信的方式，將基站節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)信息通過(guò)RS232串口通信與PC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通過(guò)WiFi與手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0058]圖3是乳腺炎監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖，監(jiān)測(cè)裝置主要由電導(dǎo)率檢測(cè)模塊、pH傳感器、溫度傳感器、乳糖傳感器、無(wú)線(xiàn)通信模塊、時(shí)鐘系統(tǒng)、信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理系統(tǒng)和微處理器組成，用于四個(gè)傳感器用于測(cè)量牛奶中電導(dǎo)率、PH值、溫度和乳糖含量，時(shí)鐘系統(tǒng)用于對(duì)時(shí)間的設(shè)定與記錄，無(wú)線(xiàn)通信模塊用于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
[0059]圖4是電導(dǎo)率檢測(cè)模塊結(jié)構(gòu)圖，包括文氏電橋振蕩器、惠斯通電橋電路、移相器、A/D轉(zhuǎn)換器和低通濾波器。由于頻率對(duì)電導(dǎo)率也存在著影響，當(dāng)頻率為1kHz時(shí)，電導(dǎo)率趨于穩(wěn)定值，首先利用文氏電橋振蕩電路產(chǎn)生穩(wěn)定頻率為1kHz的正弦波，此正弦波作為激勵(lì)信號(hào)施加到測(cè)量電導(dǎo)率的傳感器上，傳感器采用通過(guò)惠斯通電橋法測(cè)量電導(dǎo)率，然后經(jīng)過(guò)移相器進(jìn)行整合，在通過(guò)低通濾波器成為直流信號(hào)，在經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器，將數(shù)據(jù)發(fā)送給微處理器。
[0060]圖5a、圖5b為監(jiān)測(cè)裝置安裝示意圖，信號(hào)監(jiān)測(cè)有兩種方式，一是對(duì)四個(gè)乳頭的乳汁分別進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如圖5a; 二是對(duì)四個(gè)乳頭混合后的乳液進(jìn)行監(jiān)測(cè)如圖5b。在對(duì)乳汁進(jìn)行監(jiān)測(cè)是，可能每個(gè)乳頭產(chǎn)生的乳汁的參數(shù)值是不同的，但它們之間的差值在一個(gè)范圍內(nèi)，如果在監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)差值變大了，說(shuō)明也有乳頭感染的可能，所以前者的監(jiān)測(cè)更為準(zhǔn)確些。考慮到成本的問(wèn)題，后者成本相對(duì)較低，也可以進(jìn)行較準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)。
[0061]圖6為奶牛身份識(shí)別終端結(jié)構(gòu)圖，奶牛身份識(shí)別終端是一個(gè)手持移動(dòng)閱讀器。每一頭奶牛都佩戴耳標(biāo)，電子標(biāo)簽位于耳標(biāo)內(nèi)，保存有奶牛的身份信息，并且具有唯一性。通過(guò)閱讀器，可以很方便的讀取到奶牛的身份信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種奶牛乳腺炎無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于它包括一個(gè)由監(jiān)測(cè)裝置、奶牛身份電子標(biāo)簽、手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器、無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)、基站節(jié)點(diǎn)、PC和手機(jī)組成的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)； 監(jiān)測(cè)裝置:與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支持平臺(tái)無(wú)線(xiàn)通信連接，用于采集乳汁中反映患乳腺炎的乳汁PH值、溫度、電導(dǎo)率、乳糖含量參數(shù)，并與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)進(jìn)行通信，自動(dòng)將采集到的信息轉(zhuǎn)發(fā)給無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)中擠奶間的路由節(jié)點(diǎn)； 奶牛身份電子標(biāo)簽:用于存儲(chǔ)代表奶牛身份的電子ID，電子ID具有唯一性，與手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器無(wú)線(xiàn)通信連接； 手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器:與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)無(wú)線(xiàn)通信連接，用于讀取奶牛耳標(biāo)上的電子ID，并與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)進(jìn)行通信，自動(dòng)將采集到的信息轉(zhuǎn)發(fā)到無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)中擠奶間的路由節(jié)點(diǎn)； 無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支持平臺(tái):由布置在擠奶間里的路由節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)，負(fù)責(zé)將手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器和監(jiān)測(cè)裝置采集發(fā)送的信息轉(zhuǎn)發(fā)到基站節(jié)點(diǎn)； 基站節(jié)點(diǎn):與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)無(wú)線(xiàn)通信連接，用于存儲(chǔ)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的信息，并與PC或手機(jī)進(jìn)行信息交互，負(fù)責(zé)向PC或者手機(jī)傳送信息； PC和手機(jī):與基站節(jié)點(diǎn)通信連接，用于與基站節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交互，接收監(jiān)測(cè)裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，將奶?；既橄傺浊闆r顯示告知工作人員。2.如權(quán)利要求1所述的一種奶牛乳腺炎無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述監(jiān)測(cè)裝置由電導(dǎo)率檢測(cè)模塊、PH傳感器、溫度傳感器、乳糖傳感器、無(wú)線(xiàn)通信模塊、時(shí)鐘系統(tǒng)、信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理系統(tǒng)和微處理器組成，電導(dǎo)率檢測(cè)模塊、PH傳感器、溫度傳感器、乳糖傳感器、時(shí)鐘系統(tǒng)、信號(hào)監(jiān)測(cè)與調(diào)理系統(tǒng)與微處理器相連，微處理器與無(wú)線(xiàn)通信模塊相連，微處理器將電導(dǎo)率模塊、PH傳感器、溫度傳感器、乳糖傳感器采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的門(mén)限值比較，若高于門(mén)限值，則將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊發(fā)送給路由節(jié)點(diǎn)；若低于門(mén)限值，則不進(jìn)行發(fā)送工作。3.如權(quán)利要求1所述的一種奶牛乳腺炎無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述奶牛身份電子標(biāo)簽由射頻模塊、控制模塊、存儲(chǔ)模塊、天線(xiàn)和電池組成，射頻模塊、存儲(chǔ)模塊與控制模塊相連，天線(xiàn)與射頻模塊相連，奶牛身份電子標(biāo)簽通過(guò)近距離通信與手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器相連，將數(shù)據(jù)發(fā)送給手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器。4.如權(quán)利要求1所述的一種奶牛乳腺炎無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器由射頻模塊、微處理器及無(wú)線(xiàn)通信模塊組成，射頻模塊用于讀取奶牛身份電子標(biāo)簽，與微處理器的一個(gè)輸入端口相連，微處理與無(wú)線(xiàn)通信模塊相連，用于轉(zhuǎn)發(fā)讀取的信息。5.如權(quán)利要求1所述的一種奶牛乳腺炎無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)中的路由節(jié)點(diǎn)由存儲(chǔ)器、處理器及無(wú)線(xiàn)收發(fā)器組成，存儲(chǔ)器與處理器能過(guò)主控同步串口相連，無(wú)線(xiàn)收發(fā)器與處理器的SPI接口相連。6.如權(quán)利要求1或2所示的一種奶牛乳腺炎無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述基站節(jié)點(diǎn)由服務(wù)器和集成在基站節(jié)點(diǎn)中的路由節(jié)點(diǎn)組成，服務(wù)器與該路由節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接，用于存儲(chǔ)、處理監(jiān)測(cè)裝置發(fā)送的采集數(shù)據(jù)和手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器發(fā)送的奶牛電子ID;該路由節(jié)點(diǎn)用于與傳感器支撐平臺(tái)及PC和手機(jī)進(jìn)行信息交互。7.如權(quán)利要求1或2所示的一種奶牛乳腺炎無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述PC和手機(jī)由硬件設(shè)備、軟件和路由節(jié)點(diǎn)組成，硬件包括顯示器、處理器、存儲(chǔ)器，軟件包括數(shù)據(jù)庫(kù)、以專(zhuān)家系統(tǒng)為基礎(chǔ)的用戶(hù)應(yīng)用，PC通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)RS232串口與基站節(jié)點(diǎn)相連，手機(jī)通過(guò)WiFi通信與基站節(jié)點(diǎn)相連，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)進(jìn)行信息交互。8.如權(quán)利要求1或2所示的一種奶牛乳腺炎無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)裝置與擠奶器結(jié)合在一起，在一個(gè)擠奶器上安裝四個(gè)監(jiān)測(cè)裝置，分別監(jiān)測(cè)四個(gè)乳頭產(chǎn)生的乳汁，或安裝一個(gè)監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)四個(gè)乳頭混合的乳汁進(jìn)行監(jiān)測(cè)。9.如權(quán)利要求1所示的一種奶牛乳腺炎無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:奶牛身份電子標(biāo)簽安裝于每個(gè)奶牛的耳標(biāo)中，耳標(biāo)表面有數(shù)字編號(hào)，電子ID與數(shù)字編號(hào)對(duì)應(yīng)。
【專(zhuān)利摘要】一種奶牛乳腺炎無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于它包括一個(gè)由監(jiān)測(cè)裝置、奶牛身份電子標(biāo)簽、手持無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閱讀器、無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)支撐平臺(tái)、基站節(jié)點(diǎn)、PC和手機(jī)組成的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)。在物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的今天，以“感知”為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化逐步滲透到各行各業(yè)，包括畜牧業(yè)在內(nèi)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也十分迅猛。中國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代化需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也必須在領(lǐng)域的應(yīng)用中尋找正能量，促進(jìn)畜牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?；诒鞠到y(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，如果可以到廣泛的應(yīng)用，將會(huì)對(duì)奶牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)很大的幫助，提前獲知，提前處理，減少損失，增加牛奶質(zhì)量，將會(huì)帶來(lái)奶牛產(chǎn)業(yè)智能化管理走上新的臺(tái)階。
【IPC分類(lèi)】G01N33/04
【公開(kāi)號(hào)】CN205175997
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520736205
【發(fā)明人】鄭增威, 宗宇, 霍梅梅, 吳劍鐘, 蔡建平
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)城市學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年9月22日